通过金纳米颗粒与葫芦[n]脲聚集体中精确等离激元纳米间隙的形成实现尿酸的定量SERS检测

本方案提供了一种高灵敏度检测和定量尿酸的通用方法，因此适用于诊断和临床应用。该方案可快速定量复杂基质（如体液）中的生物标志物。

该技术有望用于诊断以尿酸作为生物标志物的疾病，例如痛风、高血压和心血管疾病。此外，它还可用于环境监测中其他有害物质的检测与定量。研究人员首次尝试该方案时，可能会在形成CB7与金纳米颗粒的稳定聚集体方面遇到困难。

建议使用超声处理将金纳米颗粒与CB7溶液混合，因为其他方法可能影响聚集动力学。一段展示添加CB7混合关键步骤的视频可提高研究人员初次操作该体系时的成功率和可重复性。金种子的合成方法如下：在玻璃小瓶中将98.5毫克氯金酸溶解于10毫升去离子水中，得到25毫摩尔/升的氯金酸溶液，并在另一玻璃小瓶中将64.5毫克柠檬酸钠粉末溶解于500微升去离子水中。

接下来，将1毫升氯金酸溶液加入99毫升水中，于250毫升蓝色瓶盖瓶中稀释，得到0.25毫摩尔的氯金酸溶液；取99.5毫升该0.25毫摩尔氯金酸溶液加入装有冷凝管的250毫升三颈圆底烧瓶中。然后在剧烈搅拌下将溶液加热至90摄氏度，持续15分钟，随后注入500微升柠檬酸钠溶液，并继续搅拌直至溶液变为红宝石红色。为启动金纳米颗粒的种子生长，将25毫升金种子溶液转移至50毫升离心管中，并在ThermoMixer中将溶液冷却至70摄氏度。

当溶液冷却时，用2.5毫升25毫摩尔的氯金酸溶液填充一支3毫升鲁尔锁型一次性注射器，并用2.5毫升60毫摩尔的柠檬酸钠溶液填充另一支3毫升鲁尔锁型一次性注射器。将注射器放入注射泵中，并使用鲁尔转MicroTight接头将内径为150微米的PEEK管连接到注射器上。将管路插入ThermoMixer中装有冷却后金种子溶液的离心管内，并将两个注射泵均设置为在20分钟内分别泵出167.5微升溶液。

将ThermoMixer的转速设置为每分钟600转，然后启动装有25毫摩尔氯金酸溶液的注射泵。两分钟后，启动装有60毫摩尔柠檬酸钠溶液的注射泵。30分钟后，取出一份金纳米颗粒溶液样品用于分析。

配制0.4毫摩尔的CB7溶液时，将4.65毫克CB7加入一个15毫升玻璃小瓶中，并向小瓶中加入10毫升水。盖紧瓶盖后，在室温下超声处理小瓶，直至CB7固体完全溶解。配制0.4毫摩尔的尿酸溶液时，将2.69毫克尿酸加入一个50毫升离心管中，并向管中加入40毫升水。

盖紧盖子后，将混合物置于设定为70摄氏度、800转/分钟的ThermoMixer中振荡两小时。待溶液冷却至室温后，取1毫升0.4毫摩尔的尿酸溶液加入9毫升水，在15毫升玻璃小瓶中稀释，得到0.04毫摩尔的尿酸溶液。盖紧盖子后，对小瓶超声处理30秒。

为制备CB7-尿酸复合物，将750微升0.4毫摩尔的CB7溶液和750微升0.4毫摩尔的尿酸溶液加入1.5毫升离心管中，超声处理混合物30秒。然后在室温下静置30分钟，以确保主客体复合物的形成。点击拉曼系统软件中的光谱应用向导图标，并选择拉曼模式。

开始新的采集，将积分时间设置为30秒，扫描平均次数设为5次，方波平滑（boxcar）设为0。然后存储背景光谱，并输入激光波长。对于SERS基底的制备，向一个1.5毫升离心管中加入900微升40纳米金纳米粒子溶液和100微升预先形成的CB7-尿酸复合物溶液，超声处理直至溶液颜色从红宝石红色变为紫色。

将样品溶液转移至半微量比色皿中，并将比色皿放入拉曼样品池架。关闭盖子并开始测量。然后设置自动保存，连续记录五次SERS光谱。

合成金纳米颗粒的紫外-可见光谱显示，在经过10次生长步骤后，局域表面等离子体共振峰从521纳米红移到529纳米，而动态光散射数据表明，随着纳米颗粒尺寸从25.9纳米增加到42.8纳米，其尺寸分布保持狭窄。通过透射电子显微图像测得的G0、G5和G10代纳米颗粒的平均尺寸分别约为20、33和40纳米。在这些代表性分析中，CB7与尿酸形成的主客体复合物通过空的CB7介导，在金纳米颗粒CB7纳米聚集体内形成了精确的等离激元纳米间隙结构，这一结论得到了表面增强拉曼光谱中特征性尿酸信号的支持。

相反，在没有CB7的情况下，无法观察到尿酸的表面增强拉曼散射（SERS）信号，这说明CB7在触发金纳米颗粒聚集过程中起着关键作用。本方案检测方法的高灵敏度体现在可清晰检测到尿酸在640和1130 cm⁻¹处的SERS信号，检测限低至0.2 µM。此外，通过幂定律分析，两个峰的SERS强度与尿酸的对数浓度之间均表现出极强的相关性，在0.2至2 µM范围内均观察到线性响应区域。

尿酸的水溶性较低，因此有必要确保尿酸粉末在进行下一步操作前已充分研细。可进行高级数据分析，从而实现对基质中多种生物标志物的定量。